משלוח פנימי של אנטי-סנס וליגונו, במערכת העצבים המרכזית של חולדה
Summary
כאן, אנו מתארים שיטה להעברת תרופות למערכת העצבים המרכזית העכברוש על ידי שתילת קטטר לתוך החלל המותני הפנימי של עמוד השדרה. אנו מתמקדים במסירת מחלת האנטי-הגיונית, למרות ששיטה זו מתאימה גם לאספקה של שיטות טיפוליות אחרות.
Abstract
מחסום מוח הדם (BBB) הוא הגנה חשובה מפני הכניסה של גורמים רעילים או גורמי הרסניות מהדם אל מערכת העצבים המרכזית (CN). עם זאת, קיומה גם מוריד באופן דרמטי את הנגישות של סוכנים רפואיים מנוהלים בצורה מערכתית ל-CN. שיטה אחת להתגבר על זה, היא להזריק את הסוכנים האלה ישירות לתוך הנוזל השדרתי (שדרתי), ובכך לעקוף את BBB. זה יכול להיעשות באמצעות השרשה של קטטר עבור אינפוזיה רציפה באמצעות משאבת אוסמוטי, או עבור משלוח בודד. במאמר זה, אנו מתארים פרוטוקול כירורגי למסירה של מערכת היעד האנטי הגיונית פורוזימטר (אסוס) באמצעות קטטר מושתל ישירות לחלל תסמונת זנב של עמוד השדרה למבוגרים חולדה. כתוצאות מייצגות, אנו מראים את היעילות של בודד באמצעות הזרקת הרכב (IT) באמצעות המערכת הזאת מערכת להפיל את RNA היעד באזורים שונים של ה-CN של החולדה. ההליך הוא בטוח, יעיל ואינו דורש ציוד יקר או כלים כירורגיים. ניתן להתאים את הטכניקה המתוארת כאן לאספקת סמים גם באופנים אחרים.
Introduction
מערכת כלי הדם של מערכת העצבים המרכזית (CN) התפתחה כרגולטור קריטי של הומאוסטזיס, שליטה על התנועה של מולקולות, אספקת חומרים מזינים ולהיפטר פסולת. מערכת זו היא גם קו ההגנה הראשון מפני תקיפות של פתוגנים חיצוניים, הודות לחלוקה צפופה של צמתים הדוקים לאורך קירות התאים האנדותל. הצמתים הצמודים האלה מפצות על היבט אחד של מחסום מוח הדם (BBB). בעוד bbb מאפשר את ההובלה של מולקולות הדרושות כדי להגשים דרישות התזונתיים והאנרגיה (g., יוני, גלוקוז), זה גם מגביל באופן סלקטיבי את המעבר של פתוגנים, כמו גם כימיקלים רעילים1,2,3.
באופן אירוני, אותו תפקיד מגן של BBB כי מגביל מעבר של פתוגנים וכימיקלים רעילים גם הוא המכשול העיקרי ליכולתנו לגשת בקלות את ה-CN עם טיפולים טיפוליים לאחר הממשל מערכתית לאורגניזם2, 4,5. תפקיד זה של BBB מבקש פיתוח של שפע של טכנולוגיות חדשות להפצת סמים וגישות6.
אחת הדרכים להתגבר על מכשול זה היא להזריק את התרופות ישירות לתוך הנוזל המוחי-שדרתי (שדרתי) כי ברציפות הן המוח והן חוט השדרה7,8,9,10. במאמר זה, אנו מתארים שיטה כדי לספק בהצלחה סוכנים לתוך החלל המותני המותניים על ידי הצבת הקצה הפנימי של הקטטר לחלוטין בחלל תסמונת זנב של עמוד השדרה חולדה. תיאור של הליך זה פורסם בעבר על ידי מזור ואח‘.
הפרוטוקול הוא יעיל מאוד ומייצרת גדול מ 90% שיעור הצלחה של antilig, משלוח כמותי (ה-ASO) המסירה ל-CN כאשר מוערך על ידי תגובת שרשרת פולימראז כמותית (qPCR) ניתוח של היעד הגנטי הסתרה8. ההליך גורם אי-נוחות מינימלית לבעלי החיים, כמו 100% של חולדות לשרוד את הניתוח ולהראות נפיחות מינימלית סביב הפצע כירורגי ואין סימנים של מצוקה (למשל, היפראקטיביות, התייבשות, מקיפים, אובדן של איזון, ירידה צריכת המזון, ו התייבשות) במהלך התבוננות שלאחר ניתוח. יתרון נוסף של השיטה המתוארת כאן הוא שהוא אינו דורש ציוד יקר, או כלים מיוחדים.
Protocol
Representative Results
Discussion
המאמר הנוכחי מראה שיטה רבת עוצמה כדי לספק סוכנים טיפוליים ישירות לתוך ה-CN של החולדה. בתאוריה, טכניקה דומה יכולה להתבצע גם בעכברים, אם כי במידה הקטנה יותר, השיטה יכולה להיות מאתגרת יותר. לכן, הקבוצה שלנו מבצעת הזרקת המוח התאיים (ICV) בעכברים עבור העברת תרופות ה-CN, המגיעות לאותן מטרות באמצעות תו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנחנו רוצים להודות Ionis פרמצבטיקה על אספקת אסוס המתואר במאמר.
Materials
| 3M Steri-Drape Small Drape with Adhesive Aperture | 3M | 1020 | ||
| 70% ethanol | Decon Laboratories, Inc | 8416-160Z | ||
| Alcohol swab sticks | Dynarex | NO 1204 | ||
| BD General Use Syringes 1 mL Luer-Lok tip | BD | 1ml TB Luer-Lok tip | BD 302830 | |
| BD Intramedic PE Tubing | BD | Polyethylene tubing PE50 Diameter 0.023 in | BD 427400 (10ft, Fischer Scientific 22-204008) or 427401 (100ft, Fischer Scientific 14-170-12P) | |
| BD Intramedic PE Tubing | BD | Polyethylene tubing PE10 Diameter 0.011 in | BD 427410 (10ft, Fischer Scientific 14-170-11B) or 4274011 (100ft, Fischer Scientific 14-170-12B) | |
| BD Intramedic PE Tubing Adapters | BD | 23 gauge intramedic luer stub adaper | BD 427565 or Fisher Scientific 14-826-19E | 120V 1.2A |
| BD PrecisionGlide Single-use Needles 30G | BD | BD 305128 | ||
| Buprenorphine Sustained Release-lab | ZooPharm | Prescription required | ||
| Ethylene oxide sterilizer | Andersen Sterilizer INC. | AN 74i, gas sterilizer | AN 74i | |
| Guide cannula | BD | 19G x 1 WT (1.1 mm x 25mm) needle | BD 305186 | |
| Hamilton syringe 100ul | Hamilton company | Hamilton syringe 100ul | ||
| Hot bead Sterilizer | Fine Science Tools | STERILIZER MODELNO FST 250 | ||
| Ophthalmic ointment | Dechra veterranery product | 17033-211-38 | ||
| Pocket Pro Pet Trimmer | Braintree Scientific | CLP-9931 B | ||
| Povidone scrub | PDI | S48050 | ||
| Saline | Baxter | Sodium Chloride 0.9% Intravenous Infusion BP 50ml | FE1306G | |
| Scalpel | Feather | disposable scalpel | No. 10 | |
| Small animal heating pad | K&H Manufacturing | Model # 1060 | ||
| Stylet Wire | McMaster-Carr | 1749T14 | LH-36233780 | |
| Surgery Towel drape | Dynarex | 4410 | ||
| Surgical scissors and forceps | FST and Fisher Scientific | |||
| Sutures | Ethicon | 4-0 or 5-0 | ||
| Tool to make the Guide cannular | Grainger | Rotary tool (Dremel) | 14H446 (Mfr: EZ456) | 1.5” diameter, Pk5 |
| EZ lock cut off Wheel | 1PKX5 (Mfr: 3000-1/24) | 1.5”, Pk2 | ||
| Grinding Wheel, Aluminum Oxide | 38EY44 (Mfr: EZ541GR) | |||
| EZ lock Mandrel | 1PKX8 (Mfr: EZ402-01) | 1.5” diameter | ||
| Diamond wheel floor Tile | 3DRN4 (Mfr: EZ545) | |||
| Alternative source for pre-made and sterilized materials for this procedure | ||||
| Dosing catheter system | SAI Infusion Systems | RIDC-01 | ||
| Guide cannula | SAI Infusion Systems | RIDC-GCA | ||
| Internal Catheters | SAI Infusion Systems | RIDC-INC | ||
| Stylet Wire | SAI Infusion Systems | RIDC-STY |
References
- Abbott, N. J. Dynamics of CNS barriers: evolution, differentiation, and modulation. Cellular and Molecular Neurobiology. 25 (1), 5-23 (2005).
- Greene, C., Campbell, M. Tight junction modulation of the blood brain barrier: CNS delivery of small molecules. Tissue Barriers. 4 (1), e1138017 (2016).
- Daneman, R., Engelhardt, B. Brain barriers in health and disease. Neurobiology of Disease. 107, 1-3 (2017).
- Ballabh, P., Braun, A., Nedergaard, M. The blood-brain barrier: an overview: structure, regulation, and clinical implications. Neurobiology of Disease. 16 (1), 1-13 (2004).
- Cardoso, F. L., Brites, D., Brito, M. A. Looking at the blood-brain barrier: molecular anatomy and possible investigation approaches. Brain Research Reviews. 64 (2), 328-363 (2010).
- Larsen, J. M., Martin, D. R., Byrne, M. E. Recent advances in delivery through the blood-brain barrier. Current Topics in Medicinal Chemistry. 14 (9), 1148-1160 (2014).
- Brinker, T., Stopa, E., Morrison, J., Klinge, P. A new look at cerebrospinal fluid circulation. Fluids Barriers CNS. 11, 10 (2014).
- Standifer, K. M., Chien, C. C., Wahlestedt, C., Brown, G. P., Pasternak, G. W. Selective loss of delta opioid analgesia and binding by antisense oligodeoxynucleotides to a delta opioid receptor. Neuron. 12 (4), 805-810 (1994).
- Wahlestedt, C., et al. Antisense oligodeoxynucleotides to NMDA-R1 receptor channel protect cortical neurons from excitotoxicity and reduce focal ischaemic infarctions. Nature. 363 (6426), 260-263 (1993).
- Wahlestedt, C., Pich, E. M., Koob, G. F., Yee, F., Heilig, M. Modulation of anxiety and neuropeptide Y-Y1 receptors by antisense oligodeoxynucleotides. Science. 259 (5094), 528-531 (1993).
- Mazur, C., et al. Development of a simple, rapid, and robust intrathecal catheterization method in the rat. Journal of Neuroscience Methods. 280, 36-46 (2017).
- Wolf, D. A., et al. Dynamic dual-isotope molecular imaging elucidates principles for optimizing intrathecal drug delivery. Journal of Clinical Investigation Insight. 1 (2), e85311 (2016).
- Becker, L. A., et al. Therapeutic reduction of ataxin-2 extends lifespan and reduces pathology in TDP-43 mice. Nature. 544 (7650), 367-371 (2017).
- Zhang, X., Hamblin, M. H., Yin, K. J. The long noncoding RNA Malat1: Its physiological and pathophysiological functions. RNA Biology. 14 (12), 1705-1714 (2017).
- Crooke, S. T., Witztum, J. L., Bennett, C. F., Baker, B. F. RNA-Targeted Therapeutics. Cell Metabolism. 27 (4), 714-739 (2018).
- DeVos, S. L., Miller, T. M. Direct intraventricular delivery of drugs to the rodent central nervous system. Journal of Visualized Experiments. (75), e50326 (2013).
- McCampbell, A., et al. Antisense oligonucleotides extend survival and reverse decrement in muscle response in ALS models. Journal of Clinical Investigation. 128 (8), 3558-3567 (2018).
- Schoch, K. M., Miller, T. M. Antisense Oligonucleotides: Translation from Mouse Models to Human Neurodegenerative Diseases. Neuron. 94 (6), 1056-1070 (2017).
- Lane, R. M., et al. Translating Antisense Technology into a Treatment for Huntington’s Disease. Methods in Molecular Biology. 1780, 497-523 (2018).
- Wurster, C. D., Ludolph, A. C. Antisense oligonucleotides in neurological disorders. Therapeutic Advances in Neurological Disorders. 11, (2018).
- Haché, M., et al. Intrathecal Injections in Children With Spinal Muscular Atrophy: Nusinersen Clinical Trial Experience. Journal of Child Neurology. 31 (7), 899-906 (2016).
- Goodkey, K., Aslesh, T., Maruyama, R., Yokota, T. Nusinersen in the Treatment of Spinal Muscular Atrophy. Methods in Molecular Biology. 1828, 69-76 (2018).
- Wurster, C. D., Ludolph, A. C. Nusinersen for spinal muscular atrophy. Therapeutic Advances in Neurological Disorders. 11, (2018).
